PSI nutzt Enzym für grüne Chemie

15 Mai 2024 09:55

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Villigen AG - Forschende des Paul Scherrer Instituts (PSI) haben ein Enzym charakterisiert, mit dessen Hilfe sich wichtige Chemikalien synthetisieren lassen. Durch die Entschlüsselung von Struktur und Funktionsweise der Styroloxid-Isomerase kann diese zukünftig zur Herstellung grüner Chemikalien genutzt werden.

Forschende des in Villigen ansässigen Paul Scherrer Instituts (PSI) haben erstmals das bakterielle Enzym Styroloxid-Isomerase (SOI) charakterisiert, mit dem sich umweltschonend wertvolle Chemikalien und Vorläufer für Medikamente herstellen lassen. Laut einer Medienmitteilung könnte das bakterielle Enzym ein entscheidendes Werkzeug für grüne Chemie und die Kreislaufwirtschaft werden. Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten wurden aktuell in der Fachzeitschrift „Nature Chemistry“ publiziert.

Enzyme dienen in der Natur häufig als Katalysatoren, das heisst sie initiieren Reaktionen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Ein wichtiger Katalysator ist die Styroloxid-Isomerase. In bestimmten Umweltbakterien ist SOI gemeinsam zwei weiteren Enzymen in der Lage den Kohlenwasserstoff Styrol zu einem Epoxid umzusetzen. Epoxide sind in der Chemie wichtige Ausgangsstoffe ​​für die Synthese vieler organischer Moleküle. Die SOI katalysiert dabei einen spezifischen Reaktionsschritt: Sie spaltet den Ring des Styroloxids, sodass ein Epoxid entsteht. Dabei hat das Enzym eine besondere Eigenschaft, es arbeitet stereospezifisch. Bei einer stereospezifischen Reaktion wird von zwei möglichen Produkten, den Stereoisomeren, nur eine Variante gebildet. Dies ist in der Chemie jedoch von besonders hoher Wichtigkeit, da diese Moleküle, die sich nur in ihrer räumlichen Anordnung unterscheiden, ganz unterschiedliche Eigenschaften besitzen können.

„Das Enzym wurde schon vor Jahrzehnten entdeckt und wird von Bakterien gebildet,“ wird Richard Kammerer vom PSI-Labor für biomolekulare Forschung in der Mitteilung zitiert. Seine Kollegin Xiaodan Li ergänzt: „Das Enzym ist ein beeindruckendes Beispiel dafür, wie die Natur auf einfache und geniale Art chemische Reaktionen möglich macht.“ Da das Enzym über eine hohe thermische Stabilität verfügt und damit im grossen Massstab verwendbar ist, sind die Forscher überzeugt, dass es ein neues wichtiges Werkzeug für die Kreislaufwirtschaft und die grüne Chemie werden wird. ce/eb

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